專利名稱：雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定方法，特別是一種使用幻燈投影儀的雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定方法。屬于光學(xué)測(cè)量和機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法是通過拍攝已知尺寸的標(biāo)定參照物，并對(duì)拍攝圖像進(jìn)行處理來獲得標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定。攝像機(jī)的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立了已知標(biāo)定點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)系坐標(biāo)與攝像機(jī)圖像處理獲取的標(biāo)定點(diǎn)投影像素點(diǎn)坐標(biāo)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；傳統(tǒng)的投影儀標(biāo)定方法是通過投射已知尺寸的標(biāo)定圖案，并獲得標(biāo)定圖案中標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)量坐標(biāo)系三維空間點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)投影儀參數(shù)的標(biāo)定。
現(xiàn)有的技術(shù)中，對(duì)單目測(cè)量頭的標(biāo)定技術(shù)通常采用先標(biāo)定攝像機(jī)再標(biāo)定投影儀的方法，其投影儀的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是根據(jù)攝像機(jī)的標(biāo)定結(jié)果計(jì)算獲取，因此攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定誤差常常影響到投影儀的標(biāo)定精度。F.Sadlo在論文A practicalstructured light acquisition system for point-based geometry and texture(Symposiumon point-based graphics，2005)提到這種誤差影響使得投影儀標(biāo)定誤差是攝像機(jī)標(biāo)定誤差的一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。此外，該方法需要投影儀投射額外的標(biāo)定圖案，對(duì)幻燈投影儀來說，會(huì)增加其外形體積及制作成本。Xiaobo Chen在論文Accuratecalibration for a camera-projector measurement system based on structured lightprojection(Optics and Lasers in Engineering，2008，doi10.1016/j.optlaseng.2007.12.001)提出一種使用數(shù)字式投影儀的單目測(cè)量頭的參數(shù)標(biāo)定方法，但該方法不適用于使用幻燈投影儀的雙單目三維測(cè)量系統(tǒng)，且該方法對(duì)參考標(biāo)定物要求較高，帶來標(biāo)定的不便。


發(fā)明內(nèi)容
為克服已有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明根據(jù)雙單目三維測(cè)量的特點(diǎn)，提出了一種全新的雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定方法。雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)包括左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭，從兩個(gè)視角對(duì)被測(cè)表面進(jìn)行三維測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)拼合，以實(shí)現(xiàn)被測(cè)表面數(shù)據(jù)的完整采集。其中左單目測(cè)量頭包括左幻燈投影儀和左攝像機(jī)；右單目測(cè)量頭包括右幻燈投影儀和右攝像機(jī)。左單目測(cè)量頭的測(cè)量精度由左攝像機(jī)參數(shù)、左幻燈投影儀參數(shù)以及左攝像機(jī)與左幻燈投影儀位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系決定；右單目測(cè)量頭的測(cè)量精度由右攝像機(jī)參數(shù)、右幻燈投影儀參數(shù)以及右攝像機(jī)與右幻燈投影儀位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系決定；左單目測(cè)量頭測(cè)量結(jié)果與右單目測(cè)量頭測(cè)量結(jié)果之間的拼合精度由左單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系和右單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系決定。為保證雙單目白光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量和數(shù)據(jù)拼合的精度和可靠性，需要對(duì)這些測(cè)量系統(tǒng)部件參數(shù)以及相互位姿轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行精確標(biāo)定。
本發(fā)明使用平面標(biāo)定板作為已知標(biāo)定物置于系統(tǒng)測(cè)量范圍內(nèi)，通過處理左攝像機(jī)拍攝的左幻燈投影儀投射至標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)光條紋圖像，獲得標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)中對(duì)應(yīng)投影像素點(diǎn)及其絕對(duì)相位值；通過處理右攝像機(jī)拍攝的右幻燈投影儀投射至標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)光條紋圖像，獲得標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)中對(duì)應(yīng)投影像素點(diǎn)及絕對(duì)相位值。根據(jù)這些系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別對(duì)測(cè)量系統(tǒng)左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭進(jìn)行線性標(biāo)定，獲得盡可能多的測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)初始值。在線性標(biāo)定的基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行全局非線性優(yōu)化標(biāo)定，獲得測(cè)量系統(tǒng)所有參數(shù)的優(yōu)化值，并計(jì)算左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定。具體標(biāo)定步驟如下 1)制作標(biāo)定板。以黑色為底色制作平面標(biāo)定板。標(biāo)定板上均勻分布已知間隔的白色標(biāo)志圓陣列圖案，其圓心陣列用作標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定點(diǎn)。標(biāo)定板中心有兩個(gè)直徑較小的白色標(biāo)識(shí)圓，用來標(biāo)識(shí)標(biāo)定板中心位置標(biāo)定點(diǎn)。
2)獲取測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定所需圖像。將標(biāo)定板置于雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量空間中，并處于左攝像機(jī)和右攝像機(jī)拍攝場(chǎng)景內(nèi)。分別開啟左幻燈投影儀和右幻燈投影儀，投射一組結(jié)構(gòu)光條紋圖案至標(biāo)定板上，左攝像機(jī)和右攝像機(jī)分別采集每幅結(jié)構(gòu)光條紋圖案。
3)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取。
測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括標(biāo)定點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)，標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)成像平面上對(duì)應(yīng)的二維成像點(diǎn)位置及其一維絕對(duì)相位值，標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)成像平面上對(duì)應(yīng)的二維成像點(diǎn)位置及其一維絕對(duì)相位值。
3.1)標(biāo)定點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)的獲取。
定義測(cè)量系統(tǒng)世界坐標(biāo)系以標(biāo)識(shí)圓標(biāo)識(shí)的標(biāo)定點(diǎn)為原點(diǎn)，以標(biāo)志圓陣列水平擴(kuò)展方向?yàn)閄軸，以標(biāo)志圓陣列豎直擴(kuò)展方向?yàn)閅軸，Z軸垂直于標(biāo)定板往外。根據(jù)已知的標(biāo)志圓間隔距離，確定標(biāo)志點(diǎn)在測(cè)量系統(tǒng)世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，因?yàn)闃?biāo)定點(diǎn)均處于標(biāo)定板平面內(nèi)，所以標(biāo)定點(diǎn)的Z坐標(biāo)均為0。
3.2)左單目測(cè)量頭標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取。
計(jì)算所有左攝像機(jī)拍攝圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度最大值，獲得左攝像機(jī)拍攝場(chǎng)景下標(biāo)定板的全白圖像。標(biāo)定板全白圖像經(jīng)二值化、連通域提取圖像處理算法后，獲得標(biāo)志圓和標(biāo)識(shí)圓在左攝像機(jī)成像平面中的投影區(qū)域。計(jì)算標(biāo)志圓投影區(qū)域的質(zhì)心，獲得標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)成像平面中的二維成像點(diǎn)位置。標(biāo)識(shí)圓投影區(qū)域可確定世界坐標(biāo)系原點(diǎn)在左攝像機(jī)成像平面中的二維成像點(diǎn)位置。根據(jù)標(biāo)定點(diǎn)的成像點(diǎn)和原點(diǎn)成像點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，確定各標(biāo)定點(diǎn)的成像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系標(biāo)定點(diǎn)，從而建立左攝像機(jī)成像平面中各標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置與世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
左攝像機(jī)拍攝的結(jié)構(gòu)光條紋圖像按照格雷碼和相移編碼規(guī)則進(jìn)行解碼，得到左攝像機(jī)圖像的絕對(duì)相位圖。根據(jù)左攝像機(jī)圖像中提取的標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置，按線性插值原理，獲得左攝像機(jī)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值。
3.3)右單目測(cè)量頭標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取。
右單目測(cè)量頭標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取與左單目測(cè)量頭完全一致。右攝像機(jī)拍攝的結(jié)構(gòu)光條紋圖像進(jìn)行處理后，建立右攝像機(jī)成像平面中各標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置與世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并獲取右攝像機(jī)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值。
4)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的線性標(biāo)定。
4.1)左單目測(cè)量頭參數(shù)的線性標(biāo)定。
左單目測(cè)量頭標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)表示為[XL YL 0]T，左攝像機(jī)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)表示為[xL yL]T，左攝像機(jī)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值表示為φL。則左單目測(cè)量頭成像轉(zhuǎn)換關(guān)系由如下基本關(guān)系式表述


(fp)L□(xp)L/(zp)L＝(φL-(φp)L)□PL/2π 式中，[(xc)L(yc)L(zc)L]T為標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，左攝像機(jī)坐標(biāo)系定義如下以左攝像機(jī)鏡頭投影中心為原點(diǎn)，左攝像機(jī)鏡頭光軸為Z軸，像素行方向?yàn)閄軸，像素列方向?yàn)閅軸。[(xp)L(yp)L(zp)L]T為標(biāo)定點(diǎn)在左幻燈投影儀坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，左幻燈投影儀坐標(biāo)系定義如下以左幻燈投影儀鏡頭投影中心為原點(diǎn)，左幻燈投影儀鏡頭光軸為Z軸，垂直于結(jié)構(gòu)光條紋方向?yàn)閄軸，平行于結(jié)構(gòu)光條紋方向?yàn)閅軸。(Rc)L和(Tc)L分別為世界坐標(biāo)系到左攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣。(Rp)L和(Tp)L分別為世界坐標(biāo)系到左幻燈投影儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣。(fc)L和(fp)L分別為左攝像機(jī)和左幻燈投影儀的等效焦距，[(uc)L(vc)L]T為左攝像機(jī)主點(diǎn)，(φp)L為左幻燈投影儀主相位，PL為左幻燈投影儀所用物理編碼光柵的周期。
根據(jù)以上基本轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用線性最小二乘估計(jì)法標(biāo)定出(Rc)L、(Tc)L、(fc)L、(Rp)L、(Tp)L、(fp)L。
4.2)右單目測(cè)量頭參數(shù)的線件標(biāo)定。
右單目測(cè)量頭參數(shù)的成像轉(zhuǎn)換關(guān)系與左單目測(cè)量頭完全一致，最后采用線性最小二乘估計(jì)法獲得世界坐標(biāo)系到右攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)R和(Tc)R、世界坐標(biāo)系到右幻燈投影儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)R和(Tp)R、右攝像機(jī)和右幻燈投影儀的等效焦距(fc)R和(fp)R。
5)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的全局非線性優(yōu)化標(biāo)定。
在測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和測(cè)量系統(tǒng)線性標(biāo)定結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用Levenberg-Marquardt非線性優(yōu)化方法，全局優(yōu)化左攝像機(jī)和左幻燈投影儀以及右攝像機(jī)和右幻燈投影儀的參數(shù)。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是使標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)和左幻燈投影儀及右攝像機(jī)和右幻燈投影儀的投影誤差的平方和最小，該目標(biāo)函數(shù)可表示如下 式中xR、yR為標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)成像平面中二維成像點(diǎn)，x′L、y′L、φ′L為由左單目測(cè)量頭成像轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算得到的標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)成像平面的二維成像點(diǎn)坐標(biāo)以及在左幻燈投影儀的投影點(diǎn)絕對(duì)相位值。x′R、y′R、φ′R為由右單目測(cè)量頭成像轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算得到的標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)成像平面的二維成像點(diǎn)坐標(biāo)以及在右幻燈投影儀的投影點(diǎn)絕對(duì)相位值。NL，NR分別為左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中所用標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)目。
測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)全局非線性優(yōu)化標(biāo)定后，獲得所有標(biāo)定參數(shù)為左攝像機(jī)的焦距(fc)L和主點(diǎn)[(uc)L(vc)L]T，左幻燈投影儀的焦距(fp)L和主相位(φp)L，右攝像機(jī)的焦距(fc)R和主點(diǎn)[(uc)R(vc)R]T，右幻燈投影儀的焦距(fp)R和主相位(φp)R，世界坐標(biāo)系相對(duì)于左攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)L、(Tc)L，世界坐標(biāo)系相對(duì)于左幻燈投影儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)L、(Tp)L，世界坐標(biāo)系相對(duì)于右攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)R、(Tc)R，世界坐標(biāo)系相對(duì)于右幻燈投影儀坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)R、(Tp)R。
6)求取左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系間位姿轉(zhuǎn)換矩陣。
左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭參數(shù)標(biāo)定后，對(duì)左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中共同的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行三維重建，分別獲得這些標(biāo)定點(diǎn)在左單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系中坐標(biāo)[X′L Y′L Z′L]T和在右單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系中坐標(biāo)[X′R Y′R Z′R]T，其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系可表示為 [X′L Y′L Z′L]T＝RRL□[X′R Y′R Z′R]T+TRL [X′R Y′R Z′R]T＝RLR□[X′L Y′L Z′L]T+TLR 式中，RRL和TRL分別為右單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系到左單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣，RLR和TLR分別為左單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系到右單目測(cè)量頭測(cè)量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣。根據(jù)上述轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用線性最小二乘估計(jì)法確定RRL、TRL、RLR和TLR。
有益效果 本發(fā)明在分別對(duì)左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭線性標(biāo)定的基礎(chǔ)上，對(duì)左攝像機(jī)、左幻燈投影儀、右攝像機(jī)和右幻燈投影儀參數(shù)進(jìn)行全局優(yōu)化標(biāo)定，避免了現(xiàn)有技術(shù)中投影儀的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)受到攝像機(jī)標(biāo)定結(jié)果的影響，保證了雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度和可靠性，具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。



圖1本發(fā)明雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定方法流程框圖 圖2本發(fā)明平面標(biāo)定板示意圖 圖3本發(fā)明雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)示意圖 圖中1左單目測(cè)量頭、2右單目測(cè)量頭、3測(cè)量頭支架、4測(cè)量頭平移機(jī)構(gòu)、5控制柜、6計(jì)算機(jī)、7左幻燈投影儀、8左攝像機(jī)、9右幻燈投影儀、10右攝像機(jī)、11標(biāo)定板、12標(biāo)志圓、13標(biāo)識(shí)圓
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步描述。
如圖3所示，本發(fā)明方法標(biāo)定的測(cè)量系統(tǒng)為用于患者顏面缺損修復(fù)的雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)。該測(cè)量系統(tǒng)包括左單目測(cè)量頭1、右單目測(cè)量頭2、測(cè)量頭支架3、測(cè)量頭平移機(jī)構(gòu)4、控制柜5和計(jì)算機(jī)6。其中左單目測(cè)量頭1包括左幻燈投影儀7和左攝像機(jī)8，右單目測(cè)量頭2包括右幻燈投影儀9和右攝像機(jī)10。左幻燈投影儀7和右幻燈投影儀9分別置于左攝像機(jī)8和右攝像機(jī)10上方。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明標(biāo)定方法的具體實(shí)施步驟如下 1)制作標(biāo)定板11。以黑色為底色制作400×300mm尺寸平面標(biāo)定板11。標(biāo)定板11上均勻分布30mm間隔的11×15白色標(biāo)志圓12陣列圖案，其圓心陣列用作標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定點(diǎn)。標(biāo)定板11中心有兩個(gè)直徑較小的白色標(biāo)識(shí)圓13，用來標(biāo)識(shí)標(biāo)定板11中心位置標(biāo)定點(diǎn)。
2)獲取測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定所需圖像。將標(biāo)定板11置于雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量空間中，并處于左攝像機(jī)8和右攝像機(jī)10拍攝場(chǎng)景內(nèi)。分別開啟左幻燈投影儀7和右幻燈投影儀9，投射一組結(jié)構(gòu)光條紋圖案至標(biāo)定板11上，左攝像機(jī)8和右攝像機(jī)10分別采集每幅結(jié)構(gòu)光條紋圖案。
3)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取。
測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括標(biāo)定點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)，標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)8成像平面上對(duì)應(yīng)的二維成像點(diǎn)位置及其一維絕對(duì)相位值，標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)10成像平面上對(duì)應(yīng)的二維成像點(diǎn)位置及其一維絕對(duì)相位值。
3.1)標(biāo)定點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)的獲取。
定義測(cè)量系統(tǒng)世界坐標(biāo)系以標(biāo)識(shí)圓13標(biāo)識(shí)的標(biāo)定點(diǎn)為原點(diǎn)，以標(biāo)志圓12陣列水平擴(kuò)展方向?yàn)閄軸，以標(biāo)志圓12陣列豎直擴(kuò)展方向?yàn)閅軸，Z軸垂直于標(biāo)定板11往外。根據(jù)已知的標(biāo)志圓12間隔距離，確定標(biāo)志點(diǎn)在測(cè)量系統(tǒng)世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，因?yàn)闃?biāo)定點(diǎn)均處于標(biāo)定板11平面內(nèi)，所以標(biāo)定點(diǎn)的Z坐標(biāo)均為0。
3.2)左單目測(cè)量頭1標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取。
計(jì)算所有左攝像機(jī)8拍攝圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度最大值，獲得左攝像機(jī)8拍攝場(chǎng)景下標(biāo)定板11的全白圖像。標(biāo)定板11全白圖像經(jīng)二值化、連通域提取圖像處理算法后，獲得標(biāo)志圓12和標(biāo)識(shí)圓13在左攝像機(jī)8成像平面中的投影區(qū)域。計(jì)算標(biāo)志圓12投影區(qū)域的質(zhì)心，獲得標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)8成像平面中的二維成像點(diǎn)位置。標(biāo)識(shí)圓13投影區(qū)域可確定世界坐標(biāo)系原點(diǎn)在左攝像機(jī)8成像平面中的二維成像點(diǎn)位置。根據(jù)標(biāo)定點(diǎn)的成像點(diǎn)和原點(diǎn)成像點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，確定各標(biāo)定點(diǎn)的成像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系標(biāo)定點(diǎn)，從而建立左攝像機(jī)8成像平面中各標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置與世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
左攝像機(jī)8拍攝的結(jié)構(gòu)光條紋圖像按照格雷碼和相移編碼規(guī)則進(jìn)行解碼，得到左攝像機(jī)8圖像的絕對(duì)相位圖。根據(jù)左攝像機(jī)8圖像中提取的標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置，按線性插值原理，獲得左攝像機(jī)8成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值。
3.3)右單目測(cè)量頭2標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取。
右單目測(cè)量頭2標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取與左單目測(cè)量頭1完全一致。右攝像機(jī)10拍攝的結(jié)構(gòu)光條紋圖像進(jìn)行處理后，建立右攝像機(jī)10成像平面中各標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置與世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并獲取右攝像機(jī)10成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值。
4)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的線性標(biāo)定。
4.1)左單目測(cè)量頭1參數(shù)的線性標(biāo)定。
左單目測(cè)量頭1標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)表示為[XL YL 0]T，左攝像機(jī)8成像平面中標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)表示為[xL yL]T，左攝像機(jī)8成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值表示為φL。則左單目測(cè)量頭1成像轉(zhuǎn)換關(guān)系由如下基本關(guān)系式表述


(fp)L□(xp)L/(zp)L＝(φL-(φp)L)□PL/2π 式中，[(xc)L(yc)L(zc)L]T為標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)8坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，左攝像機(jī)8坐標(biāo)系定義如下以左攝像機(jī)8鏡頭投影中心為原點(diǎn)，左攝像機(jī)8鏡頭光軸為Z軸，像素行方向?yàn)閄軸，像素列方向?yàn)閅軸。[(xp)L(yp)L(zp)L]T為標(biāo)定點(diǎn)在左幻燈投影儀7坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。其中，左幻燈投影儀7坐標(biāo)系定義如下以左幻燈投影儀7鏡頭投影中心為原點(diǎn)，左幻燈投影儀7鏡頭光軸為Z軸，垂直于結(jié)構(gòu)光條紋方向?yàn)閄軸，平行于結(jié)構(gòu)光條紋方向?yàn)閅軸。(Rc)L和(Tc)L分別為世界坐標(biāo)系到左攝像機(jī)8坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣。(Rp)L和(Tp)L分別為世界坐標(biāo)系到左幻燈投影儀7坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣。(fc)L和(fp)L分別為左攝像機(jī)8和左幻燈投影儀7的等效焦距，[(uc)L(vc)L]T為左攝像機(jī)8主點(diǎn)，(φp)L為左幻燈投影儀7主相位，PL＝0.068毫米為左幻燈投影儀7所用物理編碼光柵的周期。
根據(jù)以上基本轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用線性最小二乘估計(jì)法標(biāo)定出(Rc)L、(Tc)L、(fc)L、(Rp)L、(Tp)L、(fp)L。
4.2)右單目測(cè)量頭2參數(shù)的線性標(biāo)定。
右單目測(cè)量頭2參數(shù)的成像轉(zhuǎn)換關(guān)系與左單目測(cè)量頭1完全一致，最后采用線性最小二乘估計(jì)法獲得世界坐標(biāo)系到右攝像機(jī)10坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)R和(Tc)R、世界坐標(biāo)系到右幻燈投影儀9坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)R和(Tp)R、右攝像機(jī)10和右幻燈投影儀9的等效焦距(fc)R和(fp)R。
5)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的全局非線性優(yōu)化標(biāo)定。
在測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和測(cè)量系統(tǒng)線性標(biāo)定結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用Levenberg-Marquardt非線性優(yōu)化方法，全局優(yōu)化左攝像機(jī)8和左幻燈投影儀7以及右攝像機(jī)10和右幻燈投影儀9的參數(shù)。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是使標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)8和左幻燈投影儀7及右攝像機(jī)10和右幻燈投影儀9的投影誤差的平方和最小，該目標(biāo)函數(shù)可表示如下 式中xR、yR為標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)10成像平面中二維成像點(diǎn)，x′L、y′L、φ′L為由左單目測(cè)量頭1成像轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算得到的標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)8成像平面的二維成像點(diǎn)坐標(biāo)以及在左幻燈投影儀7的投影點(diǎn)絕對(duì)相位值。x′R、y′R、φ′R為由右單目測(cè)量頭2成像轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算得到的標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)10成像平面的二維成像點(diǎn)坐標(biāo)以及在右幻燈投影儀9的投影點(diǎn)絕對(duì)相位值。NL，NR分別為左單目測(cè)量頭1和右單目測(cè)量頭2標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中所用標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)目。
測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)全局非線性優(yōu)化標(biāo)定后，獲得如下測(cè)量系統(tǒng)參數(shù) 左攝像機(jī)8焦距(fc)L＝3128.0576像素 左攝像機(jī)8主點(diǎn)[(uc)L(vc)L]T＝[740.1023 480.3683]T像素 左幻燈投影儀7焦距(fp)L＝12.2967毫米 左幻燈投影儀7主相位(φp)L＝315.3140弧度 右攝像機(jī)10焦距(fc)R＝3097.8152像素 右攝像機(jī)10主點(diǎn)[(uc)R(vc)R]T＝[675.9298 520.8714]T像素 右幻燈投影儀9焦距(fp)R＝11.9606毫米 右幻燈投影儀9主相位(φp)R＝283.5932弧度 世界坐標(biāo)系到左攝像機(jī)8坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣 (Rc)L＝
世界坐標(biāo)系到左攝像機(jī)8坐標(biāo)系的平移矩陣 (Tc)L＝[-138.3812 -86.0117 871.9031]T毫米 世界坐標(biāo)系到左幻燈投影儀7坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣 (Rp)L＝
世界坐標(biāo)系到左幻燈投影儀7坐標(biāo)系的平移矩陣 (Tp)L＝[-108.3752 -118.9290 878.4187]T毫米 世界坐標(biāo)系到右攝像機(jī)10坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣 (Rc)R＝
世界坐標(biāo)系到右攝像機(jī)10坐標(biāo)系的平移矩陣 (Tc)R＝[-106.4270 -35.364 821.6794]T毫米 世界坐標(biāo)系到右幻燈投影儀9坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣 (Rp)R＝
世界坐標(biāo)系到右幻燈投影儀9坐標(biāo)系的平移矩陣 (Tp)R＝[-107.5008 -69.0602 805.4233]T毫米 6)求取左單目測(cè)量頭1和右單目測(cè)量頭2測(cè)量坐標(biāo)系間位姿轉(zhuǎn)換矩陣。
左單目測(cè)量頭1和右單目測(cè)量頭2參數(shù)標(biāo)定后，對(duì)左單目測(cè)量頭1和右單目測(cè)量頭2標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中共同的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行三維重建，分別獲得這些標(biāo)定點(diǎn)在左單目測(cè)量頭1測(cè)量坐標(biāo)系中坐標(biāo)[X′L Y′L Z′L]T和在右單目測(cè)量頭2測(cè)量坐標(biāo)系中坐標(biāo)[X′R Y′R Z′R]T，其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系可表示為 [X′L Y′L Z′L]T＝RRL□[X′R Y′R Z′R]T+TRL [X′R Y′R Z′R]T＝RLR□[X′L Y′L Z′L]T+TLR 式中，RRL和TRL分別為右單目測(cè)量頭1測(cè)量坐標(biāo)系到左單目測(cè)量頭2測(cè)量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣，RLR和TLR分別為左單目測(cè)量頭1測(cè)量坐標(biāo)系到右單目測(cè)量頭2測(cè)量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣。根據(jù)上述轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用線性最小二乘估計(jì)法確定以下位姿轉(zhuǎn)換矩陣 RRL＝
TRL＝[-138.3812 -86.0118 871.9031]T毫米 RLR＝
TLR＝[138.3812 86.0118 -871.9031]T毫米
權(quán)利要求
1.一種雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定方法，其特征在于本發(fā)明的標(biāo)定方法包括如下步驟
1)制作標(biāo)定板(11)以黑色為底色制作平面標(biāo)定板(11)，標(biāo)定板(11)上均勻分布已知間隔的白色標(biāo)志圓(12)陣列圖案，其圓心陣列用作標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定點(diǎn)，標(biāo)定板(11)中心有兩個(gè)直徑較小的白色標(biāo)識(shí)圓(13)，用來標(biāo)識(shí)標(biāo)定板(11)中心位置標(biāo)定點(diǎn)；
2)獲取測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定所需圖像將標(biāo)定板(11)置于雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量空間中，并處于左攝像機(jī)(8)和右攝像機(jī)(10)拍攝場(chǎng)景內(nèi)，分別開啟左幻燈投影儀(7)和右幻燈投影儀(9)，投射一組結(jié)構(gòu)光條紋圖案至標(biāo)定板(11)上，左攝像機(jī)(8)和右攝像機(jī)(10)分別采集每幅結(jié)構(gòu)光條紋圖案；
3)測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取
測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括標(biāo)定點(diǎn)在世界坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)，標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)(8)成像平面上對(duì)應(yīng)的二維成像點(diǎn)位置及其一維絕對(duì)相位值，標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)(10)成像平面上對(duì)應(yīng)的二維成像點(diǎn)位置及其一維絕對(duì)相位值；
3.1)標(biāo)定點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)的獲取
定義測(cè)量系統(tǒng)世界坐標(biāo)系以標(biāo)識(shí)圓(13)標(biāo)識(shí)的標(biāo)定點(diǎn)為原點(diǎn)，以標(biāo)志圓(12)陣列水平擴(kuò)展方向?yàn)閄軸，以標(biāo)志圓(12)陣列豎直擴(kuò)展方向?yàn)閅軸，Z軸垂直于標(biāo)定板(11)往外，根據(jù)已知的標(biāo)志圓(12)間隔距離，確定標(biāo)志點(diǎn)在測(cè)量系統(tǒng)世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，其中，因?yàn)闃?biāo)定點(diǎn)均處于標(biāo)定板(11)平面內(nèi)，所以標(biāo)定點(diǎn)的Z坐標(biāo)均為0；
3.2)左單目測(cè)量頭(1)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取
計(jì)算所有左攝像機(jī)(8)拍攝圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度最大值，獲得左攝像機(jī)(8)拍攝場(chǎng)景下標(biāo)定板(11)的全白圖像，標(biāo)定板(11)全白圖像經(jīng)二值化、連通域提取圖像處理算法后，獲得標(biāo)志圓(12)和標(biāo)識(shí)圓(13)在左攝像機(jī)(8)成像平面中的投影區(qū)域，計(jì)算標(biāo)志圓(12)投影區(qū)域的質(zhì)心，獲得標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)(8)成像平面中的二維成像點(diǎn)位置，標(biāo)識(shí)圓(13)投影區(qū)域確定世界坐標(biāo)系原點(diǎn)在左攝像機(jī)(8)成像平面中的二維成像點(diǎn)位置，根據(jù)標(biāo)定點(diǎn)的成像點(diǎn)和原點(diǎn)成像點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，確定各標(biāo)定點(diǎn)的成像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)世界坐標(biāo)系標(biāo)定點(diǎn)，從而建立左攝像機(jī)(8)成像平面中各標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置與世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；
左攝像機(jī)(8)拍攝的結(jié)構(gòu)光條紋圖像按照格雷碼和相移編碼規(guī)則進(jìn)行解碼，得到左攝像機(jī)(8)圖像的絕對(duì)相位圖，根據(jù)左攝像機(jī)(8)圖像中提取的標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置，按線性插值原理，獲得左攝像機(jī)(8)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值；
3.3)右單目測(cè)量頭(2)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取
右單目測(cè)量頭(2)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取與左單目測(cè)量頭(1)完全一致，右攝像機(jī)(10)拍攝的結(jié)構(gòu)光條紋圖像進(jìn)行處理后，建立右攝像機(jī)(10)成像平面中各標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)位置與世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并獲取右攝像機(jī)(10)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值；
4)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的線性標(biāo)定
4.1)左單目測(cè)量頭(1)參數(shù)的線性標(biāo)定
左單目測(cè)量頭(1)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中世界坐標(biāo)系下標(biāo)定點(diǎn)三維坐標(biāo)表示為[XL YL 0]T，左攝像機(jī)(8)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)的二維成像點(diǎn)表示為[xL yL]T，左攝像機(jī)(8)成像平面中標(biāo)定點(diǎn)二維成像點(diǎn)的絕對(duì)相位值表示為φL，則左單目測(cè)量頭(1)成像轉(zhuǎn)換關(guān)系由如下基本關(guān)系式表述
(fp)L□(xp)L/(zp)L＝(φL-(φp)L)□PL/2π
式中，[(xc)L(yc)L(zc)L]T為標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)(8)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，其中，左攝像機(jī)(8)坐標(biāo)系定義如下以左攝像機(jī)(8)鏡頭投影中心為原點(diǎn)，左攝像機(jī)(8)鏡頭光軸為Z軸，像素行方向?yàn)閄軸，像素列方向?yàn)閅軸，[(xp)L(yp)L(zp)L]T為標(biāo)定點(diǎn)在左幻燈投影儀(7)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，其中，左幻燈投影儀(7)坐標(biāo)系定義如下以左幻燈投影儀(7)鏡頭投影中心為原點(diǎn)，左幻燈投影儀(7)鏡頭光軸為Z軸，垂直于結(jié)構(gòu)光條紋方向?yàn)閄軸，平行于結(jié)構(gòu)光條紋方向?yàn)閅軸，(Rc)L和(Tc)L分別為世界坐標(biāo)系到左攝像機(jī)(8)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣，(Rp)L和(Tp)L分別為世界坐標(biāo)系到左幻燈投影儀(7)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣，(fc)L和(fp)L分別為左攝像機(jī)(8)和左幻燈投影儀(7)的等效焦距，[(uc)L(vc)L]T為左攝像機(jī)(8)主點(diǎn)，(φp)L為左幻燈投影儀(7)主相位，PL為左幻燈投影儀(7)所用物理編碼光柵的周期，根據(jù)以上基本轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用線性最小二乘估計(jì)法標(biāo)定出(Rc)L、(Tc)L、(fc)L、(Rp)L、(Tp)L、(fp)L；
4.2)右單目測(cè)量頭(2)參數(shù)的線性標(biāo)定
右單目測(cè)量頭(2)參數(shù)的成像轉(zhuǎn)換關(guān)系與左單目測(cè)量頭(1)完全一致，最后采用線性最小二乘估計(jì)法獲得世界坐標(biāo)系到右攝像機(jī)(10)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)R和(Tc)R、世界坐標(biāo)系到右幻燈投影儀(9)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)R和(Tp)R、右攝像機(jī)(10)和右幻燈投影儀(9)的等效焦距(fc)R和(fp)R；
5)測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的全局非線性優(yōu)化標(biāo)定
在測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和測(cè)量系統(tǒng)線性標(biāo)定結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用Levenberg-Marquardt非線性優(yōu)化方法，全局優(yōu)化左攝像機(jī)(8)和左幻燈投影儀(7)以及右攝像機(jī)(10)和右幻燈投影儀(9)的參數(shù)，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是使標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)(8)和左幻燈投影儀(7)及右攝像機(jī)(10)和右幻燈投影儀(9)的投影誤差的平方和最小，該目標(biāo)函數(shù)可表示如下
式中xR、yR為標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)(10)成像平面中二維成像點(diǎn)，x′L、y′L、φ′L為由左單目測(cè)量頭(1)成像轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算得到的標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)(8)成像平面的二維成像點(diǎn)坐標(biāo)以及在左幻燈投影儀(7)的投影點(diǎn)絕對(duì)相位值，x′R、y′R、φ′R為由右單目測(cè)量頭(2)成像轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算得到的標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)(10)成像平面的二維成像點(diǎn)坐標(biāo)以及在右幻燈投影儀(9)的投影點(diǎn)絕對(duì)相位值，NL，NR分別為左單目測(cè)量頭(1)和右單目測(cè)量頭(2)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中所用標(biāo)定點(diǎn)的數(shù)目，
測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)全局非線性優(yōu)化標(biāo)定后，獲得所有標(biāo)定參數(shù)為左攝像機(jī)(8)的焦距(fc)L和主點(diǎn)[(uc)L(vc)L]T，左幻燈投影儀(7)的焦距(fp)L和主相位(φp)L，右攝像機(jī)(10)的焦距(fc)R和主點(diǎn)[(uc)R(vc)R]T，右幻燈投影儀(9)的焦距(fp)R和主相位(φp)R，世界坐標(biāo)系相對(duì)于左攝像機(jī)(8)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)L、(Tc)L，世界坐標(biāo)系相對(duì)于左幻燈投影儀(7)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)L、(Tp)L，世界坐標(biāo)系相對(duì)于右攝像機(jī)(10)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rc)R、(Tc)R，世界坐標(biāo)系相對(duì)于右幻燈投影儀(9)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣(Rp)R、(Tp)R；
6)求取左單目測(cè)量頭(1)和右單目測(cè)量頭(2)測(cè)量坐標(biāo)系間位姿轉(zhuǎn)換矩陣
左單目測(cè)量頭(1)和右單目測(cè)量頭(2)參數(shù)標(biāo)定后，對(duì)左單目測(cè)量頭(1)和右單目測(cè)量頭(2)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中共同的標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行三維重建，分別獲得這些標(biāo)定點(diǎn)在左單目測(cè)量頭(1)測(cè)量坐標(biāo)系中坐標(biāo)[X′L Y′L Z′L]T和在右單目測(cè)量頭(2)測(cè)量坐標(biāo)系中坐標(biāo)[X′R Y′R Z′R]T，其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系可表示為
[X′L Y′L Z′L]T＝RRL□[X′R Y′R Z′R]T+TRL
[X′R Y′R Z′R]T＝RLR□[X′L Y′L Z′L]T+TLR
式中，RRL和TRL分別為右單目測(cè)量頭(1)測(cè)量坐標(biāo)系到左單目測(cè)重頭(2)測(cè)量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移位姿轉(zhuǎn)換矩陣，RLR和TLR分別為左單目測(cè)量頭(1)測(cè)量坐標(biāo)系到右單目測(cè)量頭(2)測(cè)量坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣，根據(jù)上述轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用線性最小二乘估計(jì)法確定RRL、TRL、RLR和TLR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量顏面缺損患者面部三維形貌的方法，其特征是所述的步驟1)中，平面標(biāo)定板(11)尺寸為400×300mm，白色標(biāo)志圓(12)的陣列為11×15，按30mm間隔均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量顏面缺損患者面部三維形貌的方法，其特征是所述的步驟5)中，
(fc)L＝3128.0576像素
[(uc)L(vc)L]T＝[740.1023 480.3683]T像素
(fp)L＝12.2967毫米
(φp)L＝315.3140弧度
(fc)R＝3097.8152像素
[(uc)R(vc)R]T＝[675.9298 520.8714]T像素
(fp)R＝11.9606毫米
(φp)R＝283.5932弧度
(Rc)L＝
(Tc)L＝[-138.3812-86.0117 871.9031]T毫米
(Rp)L＝
(Tp)L＝[-108.3752-118.9290 878.4187]T毫米
(Rc)R＝
(Tc)R＝[-106.4270-35.364 821.6794]T毫米
(Rp)R＝
(Tp)R＝[-107.5008-69.0602 805.4233]T毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量顏面缺損患者面部三維形貌的方法，其特征是所述的步驟6)中，
RRL＝
TRL＝[-138.3812-86.0118 871.9031]T毫米
RLR＝
TLR＝[138.3812 86.0118-871.9031]T毫米。
全文摘要
雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的標(biāo)定方法，屬于光學(xué)測(cè)量和機(jī)械工程領(lǐng)域。本發(fā)明使用平面標(biāo)定板作為已知標(biāo)定物置于系統(tǒng)測(cè)量范圍內(nèi)，通過處理左攝像機(jī)拍攝的左幻燈投影儀投射至標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)光條紋圖像，獲得標(biāo)定點(diǎn)在左攝像機(jī)中對(duì)應(yīng)投影像素點(diǎn)及其絕對(duì)相位值；通過處理右攝像機(jī)拍攝的右幻燈投影儀投射至標(biāo)定板的結(jié)構(gòu)光條紋圖像，獲得標(biāo)定點(diǎn)在右攝像機(jī)中對(duì)應(yīng)投影像素點(diǎn)及絕對(duì)相位值。根據(jù)這些系統(tǒng)標(biāo)定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分別對(duì)測(cè)量系統(tǒng)左單目測(cè)量頭和右單目測(cè)量頭進(jìn)行線性標(biāo)定，獲得盡可能多的測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)初始值。在線性標(biāo)定的基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行全局非線性優(yōu)化標(biāo)定，獲得測(cè)量系統(tǒng)所有參數(shù)的優(yōu)化值，從而實(shí)現(xiàn)雙單目白光三維測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的精確標(biāo)定。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101308012SQ20081003822
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者習(xí)俊通, 陳曉波, 熊耀陽(yáng), 張富強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)